陶瓷粉料的制備建筑用磚瓦：采用低品質(zhì)粘土制造，十分廣泛的地方性工業(yè)。傳統(tǒng)陶瓷：天然原材料有比較嚴(yán)格的控制，要求對原材料進(jìn)行精選，這些工業(yè)一般集中在有較高質(zhì)量的原材料產(chǎn)地。先進(jìn)工程陶瓷：著眼于制造高性能、高附加值的特殊產(chǎn)品，用于航空、航天、新能源、原子能、信息產(chǎn)業(yè)等具有特殊性能要求的場合，使用化學(xué)提純甚至用化學(xué)的方法來制備原料。

第一種是用細(xì)顆粒陶瓷原料加上粘結(jié)劑制成泥漿，成型，然后高溫?zé)Y(jié)成所需的制品。

第二種基本工藝方法是將原料熔融成液體、然后在冷卻和固化時成型，例如制備玻璃制品。機(jī)械破碎法：粗顆粒變成細(xì)顆粒，成本低生產(chǎn)量大。合成法：氣相或液相變成固相陶瓷顆粒，成本高生產(chǎn)量小。常規(guī)的制備方法機(jī)械破碎法制備粉料陶瓷粉料的制備常規(guī)的制備方法球磨機(jī)高壓空氣碎料空氣高壓空氣旋風(fēng)分離器破碎物氣滾粉碎機(jī)盤式粉碎機(jī)破碎物破碎物碎料輪碾機(jī)軋輥破碎機(jī)回旋破碎機(jī)顎式破碎機(jī)錘式破碎機(jī)碎料沖擊板錘破碎物金屬絲網(wǎng)球磨機(jī)

球磨機(jī)臨界轉(zhuǎn)速(最大轉(zhuǎn)速)：（1）D>1.25m（2）D<1.25m磨球直徑：D（磨筒直徑）／24＞d（磨球最大直徑）＞90do（原料粒度）水與電解質(zhì)加入量：料／水＝1／（1.16～1.2），加入AlCl3等電解質(zhì)裝載量：總裝料占磨筒空間4／5。原料：磨球：水=1:（1.2~1.5）:(1.0~1.2)重量比高效率球磨的條件：球磨機(jī)功能：破碎及混料陶瓷粉料的制備常規(guī)的制備方法轉(zhuǎn)速過高球被甩在罐子內(nèi)壁，不能起到撞擊作用轉(zhuǎn)速過低則粉碎效率太低氣流粉碎機(jī)也稱氣流磨，可以得到粉料的最小顆粒尺寸為0.1~0.5μm原理：利用壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，通過噴嘴在空間形成高速氣流，使分體在這種氣流中互相碰撞達(dá)到破碎的目的。獲得的粉料粒度均勻，粉碎效率高，能保證粉料的純度，氣體也可以選擇氮氣及惰性氣體。一、固相法制備粉料固相原料配料混合合成粉碎粉體陶瓷粉料的制備先進(jìn)陶瓷的粉料制備方法混合物需在一定溫度下，經(jīng)過固相反應(yīng)到盡可能完全后，才能獲得所需物相，為了使合成進(jìn)行得足夠充分，經(jīng)常采用壓塊合成和粉末合成。壓塊合成：將混合物的粉料加壓壓制成塊狀，再進(jìn)行合成。由于原料之間接觸比較緊密，再加上壓力的作用，可以使合成進(jìn)行得比較充分，且可以在較低溫度下進(jìn)行。粉末合成法：將混合物粉末直接進(jìn)行合成反應(yīng)。二次粉末合成：一次合成后過篩，再進(jìn)行溫度稍高一些的二次合成反應(yīng)。先進(jìn)陶瓷粉料的制備

固相法制備粉料

（1）BaTiO3粉末合成BaCO3+TiO2→

BaTiO3+CO2

在1100℃～1150℃之間保溫2～4h，BaTiO3含量最大。加熱溫度高于1150℃，則會出現(xiàn)對欽酸鋇性能有害的Ba2TiO4相。繼續(xù)升高溫度至1250℃時，BaTiO3含量又將繼續(xù)增加。至1350℃可獲得100％的BaTiO3

，但這時已經(jīng)發(fā)生BaTiO3陶瓷的燒結(jié)。嚴(yán)格控制溫度在1100℃～1150℃之間，得到性能優(yōu)異的鈦酸鋇陶瓷粉料。（2）尖晶石粉末與莫來石粉末的合成尖晶石：Al2O3+MgO→

MgAl2O4

莫來石：3Al2O3+2SiO2→3Al2O3·2SiO2

先進(jìn)陶瓷粉料的制備A(S)+B(S)→C(S)+D(g)

固相法制備粉料

兩種或者兩種以上的固態(tài)粉末，經(jīng)混合后在一定的熱力學(xué)條件和氣氛下反應(yīng)而成為復(fù)合粉末?；戏磻?yīng)法Al2(NH4)2(SO4)4·24H2OAl2(SO4)3·

(NH4)2SO4·H2O+23H2O（約200℃）Al2(SO4)3·

(NH4)2SO4·H2OAl2(SO4)3+2NH3+SO3+2H2O（500～600℃）Al2(SO4)3

Al2O3+3SO3（800～900℃）

Al2O3

Al2O3（1300℃）

900℃5h1300℃2h先進(jìn)陶瓷粉料的制備

固相法制備粉料

熱分解反應(yīng)法可以獲得高純的Al2O3，粒度小于1μm用于碳化硅生產(chǎn)的阿奇遜電爐(a)爐役開始前；(b)爐役結(jié)束后分步反應(yīng)：SiO2＋C→

SiO（氣）＋COSiO＋2C→

SiC＋COSiO＋C→

Si（氣）＋COSi＋C→

SiCSiC制備基本反應(yīng)：SiO2＋3C→

SiC＋2CO

先進(jìn)陶瓷粉料的制備

固相法制備粉料

隨著SiC生成電阻越來越大，爐芯區(qū)域溫度達(dá)2700～2800℃，SiC分解，SiC＝Si+CSiC＋2SiO2=3SiO+COSiC＋SiO＝2Si＋CO分解生成的Si及SiO蒸氣向低溫區(qū)擴(kuò)散與C反應(yīng)生成SiC將SiC結(jié)晶塊挑選出來，經(jīng)過復(fù)雜的粉碎過程獲得各種粒度的SiC粉料

氧化物還原法先進(jìn)陶瓷粉料的制備

固相法制備粉料

1500℃以上時，SiO2表面開始蒸發(fā)，蒸汽吸附在C顆粒表面，并與C生成SiC：SiO2＋3C＝SiC＋2CO進(jìn)一步的反應(yīng)受到C與Si原子通過SiC擴(kuò)散的控制SiC的生成導(dǎo)致配料熱導(dǎo)率的升高，爐芯附近的溫度達(dá)到2700－2800℃SiC分解：SiC＋2SiO2=3SiO（氣）+COSiC＋SiO＝2Si（氣）＋COαβ未反應(yīng)層2000℃以下合成主要為β2200℃以上合成主要為αβα2000－2400℃不可逆轉(zhuǎn)變在N2的存在下，通過SiO2與C粉的還原－氮化，可以制備Si3N4粉末，其基本反應(yīng)如下：3SiO2＋6C＋4N2→2Si3N4＋6CO（1600℃）Si3N4粉末的制備先進(jìn)陶瓷粉料的制備

固相法制備粉料

該方法可制備C/SiC、C/C-SiC復(fù)合材料，用于先進(jìn)的航空航天耐熱構(gòu)件或飛機(jī)、高速列車、高級跑車等剎車系統(tǒng)。優(yōu)點在于：第一，這種采用硅碳復(fù)合材料的剎車盤比鑄鐵材料的剎車盤重量輕50％左右。第二，陶瓷剎車盤的摩擦系數(shù)比鑄鐵剎車盤高25％左右，大大提高了制動效率。第三，在高溫下陶瓷剎車盤的摩擦系數(shù)和剛度幾乎不受影響。許多碳化物陶瓷材料的原料可以直接用固態(tài)反應(yīng)法制備。使用硅粉與碳粉直接反應(yīng)可以在1000—1400℃制備SiC，反應(yīng)式：Si+C=SiC直接固態(tài)反應(yīng)法先進(jìn)陶瓷粉料的制備

固相法制備粉料

碳化物組分爐內(nèi)氣氛溫度范圍TiCTi（TiH2）+炭黑；TiO2+炭黑H2，CO,CnHm2200－2300℃TiO2+炭黑真空1600－1800℃ZrCZr（ZrH2）+炭黑；ZrO2+炭黑H2，CO,CnHm1800－2300℃ZrO2+炭黑真空1700－1900℃HfCHf+炭黑，Hf+炭黑H2，CO,CnHm1900－2300℃VCV+炭黑；V2O5+炭黑H2，CO,CnHm1100－1200℃NbCNb+炭黑H2，CO,CnHm1400－1500℃真空1200－1300℃Nb2O5+炭黑H2，CO,CnHm1900－2000℃真空1600－1700℃TaCTa+炭黑H2，CO,CnHm1400－1600℃真空1200－300℃Ta2O5+炭黑H2，CO,CnHm2000－2100℃真空1600－1700℃Mo2CMo+炭黑，MoO3+炭黑1200－1400℃Mo+炭黑H2，CO,CnHm1100－1300℃WCW+炭黑，WO3+炭黑1400－1600℃W+炭黑H2，CO,CnHm1200－1400℃SiCSi+CSiO2+C1500－1700℃Cr3C2Cr+炭黑，Cr2O3+炭黑H2，CO,CnHm1400－1600℃放出大量熱/3000KFe2O3+AlFe+Al2O3基材過渡層Al2O3自蔓延法先進(jìn)陶瓷粉料的制備

固相法制備粉料

自蔓延燃燒技術(shù)是利用反應(yīng)物之間高化學(xué)反應(yīng)熱的自加熱和自傳導(dǎo)作用來合成材料的一種技術(shù)。點火電極已反應(yīng)區(qū)燃燒區(qū)預(yù)熱區(qū)未反應(yīng)區(qū)13Al+6B2O3=6Al2O3+AlB12AlB12具有高熔點、低比重、高硬度和耐磨性等特點，有希望用作裝甲材料。裝甲材料要求高的彈性模量、壓潰強度及斷裂前能承受大的拉應(yīng)力的能力，單相材料很難同時符合這些要求。因此，開發(fā)Al2O3/AlB12復(fù)相陶瓷比AlB12更有意義。鋁粉和B2O3粉料在剛玉罐中球磨混合1h，經(jīng)真空干燥后，壓坯，置入充滿氬氣的反應(yīng)器中，進(jìn)行燃燒合成。反應(yīng)器內(nèi)壓力可在500Pa～0.1Mpa之間調(diào)節(jié)，用鎢絲通電點火。熱電偶插入試樣心部測溫。球磨后得到粉料。Al2O3AlB12自蔓延法有以下優(yōu)點：1、工藝簡單2、消耗外部能量少3、可在真空或者控制氣氛下進(jìn)行，得到高純產(chǎn)品4、材料燒成與合成可同時完成例如合成TiC，將鈦粉及炭粉等原料按比例混合均勻，然后置于裝置中，通電點火，整個過程只要幾秒或者幾分。先進(jìn)陶瓷粉料的制備

固相法制備粉料

Si在N2中燃燒生成Si3N4：3Si+2N2＝Si3N4

如果自蔓延合成反應(yīng)在固相和氣相混雜系統(tǒng)中進(jìn)行稱為“氣體滲透合成”Ti在N2中燃燒生成TiN：2Ti+2N2＝2TiN

沉淀法（包括共沉淀法）

AlCl3水溶液Al(OH)3Al2O3+H2O（滴入氨水）YCl3+ZrCl4水溶液

YZr(OH)7YSZ＋H2O（滴入氨水）溶膠－凝膠法Al+HCOOH+CH3COOH+H2O(HO)Al(HCOO)(CH3COO)+H2Si(OC2H5)4+H2OSi(OC2H5)4-m(OH)m+C2H5OH(HO)Al(HCOO)(CH3COO)+Si(OC2H5)3OH(Al-O-Si)n

水熱法金屬鹽在高溫高壓水中水解獲得超細(xì)氧化物溶劑蒸發(fā)法（噴霧冷凍／噴霧干燥／噴霧熱分解）利用有機(jī)溶劑的易燃特點先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

金屬鹽溶液鹽或氫氧化物氧化物粉末沉淀生成基礎(chǔ)：1、形成過飽和態(tài)2、成核3、生長4、生成相的穩(wěn)定化沉淀法先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

直接沉淀容易造成溶液內(nèi)局部過飽和而使得沉淀不均勻影響粉料粒度。直接沉淀法：先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

在溶液中加入沉淀劑，反應(yīng)后得到沉淀物經(jīng)洗滌、干燥、熱分解而獲得所需氧化物微粉。例如合成氧化鋁、氧化鋯時采用氨水與相應(yīng)的鹽溶液反應(yīng)AlCl3水溶液Al(OH)3Al2O3+H2O（滴入氨水）YCl3+ZrCl4水溶液YZr(OH)7YSZ＋H2O（滴入氨水）為了克服直接沉淀的缺點，改變沉淀劑的加入方式，使得溶液本身緩慢反應(yīng)產(chǎn)生沉淀劑，常用的有尿素：（NH2）2CO+3H2O→2NH4OH+CO2

(70℃)

NH4OH在溶液中形成后立即被消耗，尿素繼續(xù)分解平衡，可用來制備鐵、鋁、錫、鎵、鋯等的氧化物。均勻沉淀法先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

制備復(fù)合粉體使兩者或者兩者以上的金屬元素同時沉淀下來，可以制備高純度、超細(xì)、組成均勻燒結(jié)性好的原料粉體。基本過程：共沉淀法：先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

混合金屬鹽溶液加入沉淀劑組成均勻的混合沉淀洗滌、干燥煅燒復(fù)合氧化物制備Y2O3固溶的ZrO2粉末和TZP/Al2O3粉末過程如下：Y2Cl3+ZrOCl2*8H2O→Y(OH)3+Zr(OH)4→ZrO2(Y2O3)氨水YCl3ZrOCl2*8H2OAlCl3Y（OH）3Zr(OH)4Al(OH)3ZrO2（Y2O3）/Al2O3氨水加熱制備BaTiO3：BaCl2和TiCl4溶液→滴入草酸→沉淀出以原子尺度混合的BaTi（OC2O4）·4H2O（Ba與Ti之比為1）BaTiO（C2O4）2·4H2O→BaTiO（C2O4）2＋4H2O(25－225℃)BaTiO（C2O4）2＋O2→Ba（CO3）2+TiO2+CO+4H2O(225－465℃)Ba（CO3）2+TiO2→BaTiO3+CO2

(465-700℃)先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

注意：各種金屬離子沉淀條件很難做到相同，沉淀的生成受溶液PH值、各成分生成速率、沉淀粒子大小、密度、攪拌等的影響，一般很難保持象沉淀前在溶液中那樣的均勻性。先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

醇鹽水解法金屬醇鹽：M（OR）n一般可溶于水中，遇水后很容易分解成乙醇和氧化物或水合物，金屬醇鹽具有揮發(fā)性，因而易于精制。因為金屬醇鹽水解時不需要添加其他離子，因而可獲得高純度的粉體，獲得的顆粒直徑可以達(dá)到幾納米到幾十納米。先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

由金屬醇鹽水解可以制備陶瓷粉末，當(dāng)合成含有多種金屬元素的陶瓷粉末時候，可以用兩類醇鹽溶液生成氫氧化物Al（OR）3+H2OAlO（OH）+3ROH生成氧化物AlO（OH）+H2OAl（OH）3B（OR）3+3H2OB2O3+6R(OH)先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

BaTiO3合成：將Ba（OC3H7)2和Ti（OC5H11)4

溶解在異丙醇或者苯中，加水分解，得到顆粒直徑為50－150A的結(jié)晶性好的BaTiO3微粉。10-15nm的Nd2O3的制備：Nd2O3+6HCl→2NdCl3+3H2ONdCl3+3NaOC2H5→Nd（OC2H5）3+3NaCl（將Nd

（OC2H5）3溶解于苯）Nd（OC2H5）3+H2O→Nd（OH）3+3HOC2H5Nd（OH）3→Nd2O3+H2O采用向Ba（OH）2水溶液中滴入Ti（OR)4（R為丙基），也可以獲得高純度的平均粒徑100A的BaTiO3微粉。先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

SrTiO3的制備：Sr+2HOC2H5→Sr（OC2H5）2+H2TiCl4+4HOC2H5+4NH3→Ti（OC2H5）4+4NH4ClSr（OC2H5）2+Ti（OC2H5）4+3H2O→SrTiO3+6HOC2H5Sr乙醇TiCl4乙醇Sr醇鹽Ti醇鹽SrTiO3H2ONH3先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

溶膠凝膠法條件：易水解的金屬化合物，最常用的化合物包括金屬醇鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、氯化物等等。其中應(yīng)用最廣泛的是金屬醇鹽。正硅酸乙酯等。先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

金屬醇鹽氧化物正硅酸乙酯SiO2膠體（colloid）是一種分散相粒徑很小的分散體系，分散相粒子的重力可以忽略，粒子之間的相互作用主要是短程作用力。凝膠（Gel）是具有固體特征的膠體體系，被分散的物質(zhì)形成連續(xù)的網(wǎng)狀骨架，骨架空隙中充有液體或氣體，凝膠中分散相的含量很低，一般在1％～3％之間。溶膠（Sol）是具有液體特征的膠體體系，分散的粒子是固體或者大分子，分散的粒子大小在1～1000nm之間。前驅(qū)體液相混合水解、縮合溶膠陳化聚合凝膠網(wǎng)絡(luò)溶膠無固定形狀固相粒子自由運動凝膠固定形狀固相粒子按一定網(wǎng)架結(jié)構(gòu)固定不能自由移動。溶膠與凝膠的結(jié)構(gòu)比較這種特殊的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)賦予凝膠很高的比表面。溶膠－凝膠法的基本原理水解反應(yīng)：M(OR)n+xH2O=M(OH)x(OR)n-x+xROH------M(OH)n縮聚反應(yīng)失水縮聚：-M-OH+HO-M-=-M-O-M-+H2O失醇縮聚：-M-OR+HO-M-=-M-O-M-+ROH水解反應(yīng)機(jī)理部分水解完全水解鏈狀結(jié)構(gòu)3D結(jié)構(gòu)顆粒結(jié)構(gòu)交聯(lián)團(tuán)聚團(tuán)聚1、制備均相溶液2、溶膠制備溶質(zhì)（醇鹽）、溶劑（醇）、水、催化劑調(diào)節(jié)溶液中各離子的濃度，使之溶膠化主要有顆粒法和聚合法3、凝膠化醇鹽水解發(fā)生縮聚反應(yīng)，形成聚合物顆粒溶膠在敞開的容器或者特定的密閉容器中放置一段時間后逐漸凝膠化4、干燥使得凝膠脫水、破碎成為粉末先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

金屬離子酸鹽水中溶解加入有機(jī)多功能酸溶膠低溫脫水凝膠化合物粉末低溫脫水金屬離子醇鹽水、醇溶膠凝膠化合物粉末脫水正硅酸乙酯水、HCl、醇溶膠凝膠SiO2脫水6010020400.5凝膠時間（小時）實際加水/理論加水先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

合成鋯鹽：ZrCl4加入適量醇溶解成溶液，加入NH3、催化劑形成醇鹽。在上面的溶液中加入醇置于容器中攪拌配成組分A溶膠。一定比例的水和上面的醇混合為組分B。在攪拌作用下，將B滴入A中，調(diào)節(jié)合適條件，得到凝膠，在一定溫度下熱處理得到氧化鋯粉末。先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

YCl3ZrOCl2·8H2O無水乙醇氨水醇溶解醇溶解過濾配料ZrO（OH）2＋Y（OH）3凝膠洗滌、離心脫水干燥濕振動球磨干燥過篩煅燒過篩成品溶劑蒸發(fā)法沉淀法存在以下問題：生成的沉淀呈凝膠狀，很難進(jìn)行水洗和過濾。沉淀劑作為雜質(zhì)混入粉料。為解決這些問題，研究了不用沉淀劑的溶劑蒸發(fā)法。先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

低溫（向液體中）凍結(jié)液滴溶劑升華金屬鹽粒子熱分解熱分解氧化物粒子冰凍干燥法噴霧干燥法熱煤油法噴霧熱分解法金屬鹽溶液噴霧熱分解向熱風(fēng)中高溫（向液體中）高溫（向氣體中）溶劑蒸發(fā)溶劑蒸發(fā)溶劑蒸發(fā)＋熱分解幾種溶劑蒸發(fā)法的過程比較是將金屬鹽水溶液噴霧至低溫的有機(jī)液體上，液滴在瞬間凍結(jié)，經(jīng)低溫減壓下的升華而脫水，然后經(jīng)熱分解而制成粉末，從而獲得組成均勻、反應(yīng)性和燒結(jié)性良好的細(xì)粉．用這種方法時，因為干燥過程中的凍結(jié)粒子不產(chǎn)生收縮，所以制成的粉末表面積大．表面活性也高。冰凍干燥法先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

-7℃熱煤油法將鹽的水溶液用精制的煤油分散成乳狀。將乳液噴入170－180℃的熱石油中。溶劑蒸發(fā)。高溫煅燒噴霧干燥法是將溶液噴霧至熱風(fēng)而使溶劑急劇干燥的方法．采用這種方法制得的α—氧化鋁和鐵氧體粉末。噴霧干燥法將金屬鹽溶液噴入高溫氣氛中，立即引起溶劑蒸發(fā)和金屬鹽的熱分解，從而直接合成氧化物粉末的方法。也稱為：噴霧焙燒法、火焰霧化法、溶液蒸發(fā)分解法。噴霧熱分解法將溶液噴到高溫火焰中，將溶液噴到加熱的反應(yīng)器中多數(shù)場合使用可燃性溶劑，以利用其燃燒熱。例如：將Mg（NO3）2+Mn（NO3）2+

4Fe（NO3）2的乙醇溶液進(jìn)行噴霧熱分解，可得到Mg0.5Mn0.5Fe2O4的微粉體。通常有兩種方法：先進(jìn)陶瓷粉料的制備

液相法制備粉料

物理氣相沉積→蒸發(fā)－凝聚法化學(xué)氣相沉積→氣相化學(xué)反應(yīng)蒸發(fā)－凝聚法將原料加熱至高溫，使之氣化，然后在電弧焰和等離子焰與冷卻產(chǎn)生的較大溫度梯度條件下急冷，凝聚成微粒狀物料?？芍苽渲睆?0－1000A的微粉，適用于單一氧化物、復(fù)合氧化物、碳化物或金屬微粉的制備。如果顆粒是經(jīng)過蒸汽－液體－固體，中間經(jīng)過了液體階段